碳、氮、氟、硅、钛等元素的化合物广泛应用于生产生活，回答下列问题：（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层具有的原子轨道数为，1mol氮气分子中σ键和π键的物质的量之比为；

Question

碳、氮、氟、硅、钛等元素的化合物广泛应用于生产生活，回答下列问题：

（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层具有的原子轨道数为___，1mol氮气分子中σ键和π键的物质的量之比为___；基态钛原子的价电子排布式为___．
（2）C、N、F三种元素电负性由大到小的顺序为___．第二周期元素中第一电离能介于B、F之间的有___种．
（3）NF₃分子的空间构型为三角锥形，N原子的杂化轨道类型为___．
（4）比较HF和HCl的沸点高低，并简述理由___．
（5）金刚砂（SiC）的硬度仅次于金刚石，其晶胞结构如图所示，金刚砂晶体类型为___，每个C原子周围最近的C原子数目为___，若晶胞的边长为a cm，阿伏加德罗常数为N_A，则金刚砂的密度为___g•cm^-3（不需要化简）．

Answer 1

（1）硅质子数为14，基态Si原子的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p²，最高能层具有的原子轨道数为1+3+5=9，每个氮气分子中有一个σ键和2个π键，所以1mol氮气分子中σ键和π键的物质的量之比为1：2，Ti是22号元素，核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²，价电子排布式为为3d²4s²，
故答案为：9；1：2；3d²4s²；
（2）同一周期元素，元素电负性随着原子序数增大而增大，所以C、N、F三种元素电负性由大到小的顺序为F>N>C，元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，所以第二周期元素中第一电离能介于B、F之间的有Be、C、N、O，共4种，
故答案为：F>N>C；4；
（3）根据价层电子对理论知，NF₃分子中N原子价层电子对个数=(5+3)/(2)=4，所以N原子采用sp³杂化，
故答案为：sp³；
（4）含有氢键的物质熔沸点较高，HF中含有氢键、HCl中不含氢键，所以HF的熔沸点较高，
故答案为：HF比 HCl的沸点高，因为HF分子间存在氢键；
（5）金刚砂硬度大，晶胞中Si、C原子之间形成共价键，为空间网状结构，属于原子晶体，晶胞中存在四面体构型，晶胞中Si、C原子位置可以互换，互换后以顶点C原子为研究对象，与之最近的C原子处于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面心为2个晶胞共用，故每个C原子周围最近的C原子数目为(3×8)/(2)=12，晶胞中Si处于顶点与面心，晶胞中Si元素数目为8×(1)/(8)+6×(1)/(2)=4，C原子处于晶胞内部，晶胞中C原子数目为4，故晶胞质量为4×(40)/(NA)g，晶胞体积为（a cm）³，则晶胞密度为4×(40)/(NA)g÷（a cm）³=(160)/(NAa3)g•cm^-3，
故答案为：原子晶体；12；(160)/(NAa3)．